Оптическое хранилище

Оптическое хранилище относится к классу систем хранения данных , которые используют свет для чтения или записи данных на базовый оптический носитель . Хотя с течением времени использовался ряд оптических форматов, наиболее распространенными примерами являются оптические диски, такие как компакт-диск (CD) и DVD. Методы чтения и записи также менялись со временем, но большинство современных систем по состоянию на 2023 год ^[update] используйте лазеры в качестве источника света и используйте его как для чтения, так и для записи на диски. ^{[ 1 ]} Britannica отмечает, что «использует лазерные лучи малой мощности для записи и извлечения цифровых (двоичных) данных». ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

Обзор

Оптическое хранилище — это хранение данных на оптически читаемом носителе. Данные записываются путем нанесения меток в виде рисунка, который можно прочитать с помощью света, обычно луча лазера, точно сфокусированного на вращающемся оптическом диске . Более старым примером оптического хранилища, не требующего использования компьютеров, является микроформа . Существуют и другие способы оптического хранения данных, и новые методы находятся в стадии разработки. Привод оптических дисков — это устройство в компьютере, которое может читать компакт-диски или другие оптические диски , например DVD-диски и диски Blu-ray . Оптическое хранение данных отличается от других методов хранения данных, в которых используются другие технологии, такие как магнетизм , такие как дискеты и жесткие диски , или полупроводники , такие как флэш-память .

Оптическое хранилище в виде дисков дает возможность записи на компакт-диск в режиме реального времени. Компакт-диски имели множество преимуществ перед проигрывателями аудиокассет , например, более высокое качество звука и возможность воспроизведения цифрового звука. ^{[ 4 ]} Оптические накопители также приобрели важное значение из-за своих экологических качеств и эффективности при высоких энергиях. ^{[ 5 ]}

Оптическое хранилище может варьироваться от одного привода, читающего один компакт-диск, до нескольких приводов, читающих несколько дисков, например оптический музыкальный автомат . Отдельные компакт -диски могут вмещать около 700 МБ ( мегабайт ), а оптические музыкальные автоматы могут вмещать гораздо больше. Однослойные DVD-диски могут вмещать 4,7 ГБ, а двухслойные — 8,5 ГБ. Эту емкость можно увеличить вдвое до 9,4 ГБ и 17 ГБ, сделав DVD-диски двусторонними, с читаемыми поверхностями на обеих сторонах диска. HD DVD могли хранить 15 ГБ в однослойном и 30 ГБ в двухслойном формате. HDTV Диски Blu-ray, которые выиграли войну оптических форматов , победив HD DVD, могут вмещать 25 ГБ для однослойных, 50 ГБ для двухслойных и до 128 ГБ для четырехслойных дисков. Оптическое хранилище включает компакт-диски и DVD-диски.

История

IBM была лидером в разработке оптических систем хранения данных на протяжении большей части ранней истории вычислений. В 1959 году они установили Автоматический языковой переводчик , который использовал оптический диск, содержащий 170 000 слов и фраз на русском языке и их переводы на английский язык. ^{[ 6 ]} В 1961/2 году они представили IBM 1360 , в котором использовались небольшие фотографические слайды, которые считывались с использованием обычной лампы накаливания в качестве источника света и фотоэлемента в качестве детектора. Отдельная система записывала данные на слайды с помощью электронной пушки , что делало ее системой чтения/записи. В полностью развернутом виде 1360 мог хранить около полутерабита данных и обеспечивал полупроизвольный доступ. ^{[ 7 ]} Аналогичной системой стороннего производителя была Foto-Mem FM 390 .

Различные формы оптических носителей, в основном дисковые, конкурировали с магнитной записью на протяжении большей части 1960-х и 70-х годов, но так и не получили широкого распространения. Именно внедрение полупроводниковых лазеров предоставило технологию, необходимую для того, чтобы сделать оптические накопители более практичными как с точки зрения плотности хранения, так и с точки зрения стоимости. Цены упали до такой степени, что их можно было использовать в потребительских товарах, что привело к появлению в 1978 году аналогового формата LaserDisc . За этим последовало в августе 1982 года появление цифрового аудио /музыкального компакт-диска . ^{[ 8 ]} что вскоре привело к попытке стандартизировать запись данных на этот носитель. Он был представлен в 1985 году как «Желтая книга» , которая стала известна как CD-ROM . ^{[ 9 ]}

В 1983 году компания Philips свою раннюю работу по технологии магнитооптического привода представила на отраслевой конференции . При этом использовался лазер для нагрева носителя информации, чтобы он стал восприимчивым к магнитным полям , и электромагнит, аналогичный тому, что находится в жестком диске , для записи данных путем перестройки материала внутри. Во время чтения он работал как обычный оптический привод, при этом лазер работал на более низких уровнях энергии, слишком низких для нагрева диска. Слухи о том, что IBM будет использовать это в будущих версиях IBM PC, какое-то время были обычным явлением. ^{[ 10 ]} но из этого ничего не вышло. Компания Canon представила версию, упакованную в оболочку, аналогичную той, что используется для 3,5-дюймовых дискет . Представленный в 1985 году, он не нашел широкого применения до 1988 года, когда он стал центральным элементом компьютера NeXT . ^{[ 11 ]} Вариации этого дизайна были представлены в 1990-х годах, но он так и не стал очень популярным за пределами Японии, хотя Sony от формат MiniDisc имел некоторый успех. ^{[ 12 ]}

В 1988 году «Оранжевая книга» добавила к существующему формату компакт-дисков формат однократной записи CD-WO. Носитель был совместим с существующими приводами компакт-дисков, что позволяло записывать музыку и данные, а затем читать их на любом существующем приводе. Со временем это стало известно как CD-R . ^{[ 9 ]} В 1990 году в «Оранжевую книгу» были добавлены магнитно-оптические перезаписываемые версии физического формата компакт-дисков, CD-MO , которые отличались от более ранних систем МО прежде всего тем, что диск не был заключен в оболочку. Этот формат нашел мало применения. Постоянное совершенствование приводов и носителей привело к появлению в 1997 году формата CD-RW , который позволял записывать, стирать и перезаписывать диски. Этот формат несовместим со старыми приводами компакт-дисков, такими как CD-R, но приводы только для чтения, способные читать CD-RW, стали обычным явлением в 2000-х годах по мере распространения использования CD-RW.

Оптические носители сделали еще один большой шаг с появлением в 1996 году DVD, который был для видео тем же, чем компакт-диск для музыки. Первоначально он назывался «цифровой видеодиск», но перед выпуском название было изменено на «цифровой универсальный диск», чтобы указать, что он также может быть полезен для хранения данных на компьютере. ^{[ 13 ]} Со временем DVD стали следовать той же схеме, что и компакт-диски; В 1997 году компания Pioneer представила формат однократной записи, который можно было читать в существующих приводах DVD — DVD-R . ^{[ 14 ]} Но в 2002 году появился второй формат DVD+R с однократной записью , что привело к короткой войне форматов, прежде чем двухформатные приводы стали обычным явлением. Формат чтения-записи DVD-RW был представлен в 1999 году, но, как и более ранние компакт-диски, его нельзя было читать «обычными» приводами DVD. Со временем улучшения привели к тому, что большинство новых приводов DVD смогли читать любые из этих носителей. ^{[ 15 ]}

Еще одним техническим достижением той эпохи стало появление высокочастотных полупроводниковых лазеров, работающих в синем и ближнем ультрафиолетовом спектре. Эти более короткие длины волн в сочетании с улучшениями в базовых носителях позволили хранить на диске гораздо больше данных. С повсеместным внедрением телевидения высокой четкости в начале 2000-х годов возникла проблема с необходимостью в носителе, способном хранить видеофайлы гораздо большего размера с более высоким разрешением. ^{[ 16 ]} что привело к появлению двух конкурирующих стандартов: HD DVD и Blu-ray . Первый можно было производить на существующем оборудовании для производства DVD, но (первоначально) он предлагал видеоформаты с более низким разрешением (и меньше места для хранения данных), тогда как второй требовал нового производственного оборудования, но предлагал 1080p поддержку . Со временем Blu-ray выиграл войну форматов оптических дисков высокой четкости , а Toshiba объявила об отказе от HD DVD 19 февраля 2008 года. Это оказалось пирровой победой , поскольку рынок быстро перешел к потоковым сервисам . Blu-ray по-прежнему предпочтительнее потоковых сервисов из-за своих технических качеств, но по состоянию на 2023 год его доля на рынке будет небольшой. ^[update]. ^{[ 17 ]}

По состоянию на 2023 год ^[update], Blu-ray — последний крупный оптический формат, получивший широкое распространение. Постоянно растущая скорость широкополосного Интернета заменила многие из его функций в качестве средства распространения мультимедиа и видеоигр, а быстрое падение цен на флэш-память в 2010-х годах сделало то же самое в ее архивной роли с форматами чтения и записи. Ряд новых технологий был предложен в качестве основы для нового оптического стандарта, но не получил широкого распространения. К ним относятся:

Голографический универсальный диск (HVD), представленный в 2003 году, но до сих пор не используемый в коммерческих целях.
Ультрафиолетовые лазеры с длиной волны 210 нанометров, которые примерно удвоят плотность ^{[ 18 ]}
Оптическое хранилище 3D-данных , которое имеет несколько слоев носителя и, таким образом, хранит кратную емкость Blu-ray.
Оптическое хранилище 5D-данных , которое в первую очередь предназначено для долгосрочного хранения данных порядка тысяч лет.
Оптика ближнего поля
Твердая иммерсионная оптика (обеспечивающая чрезвычайно высокую числовую апертуру ).
Диски, использующие очень короткие волны, такие как ультрафиолетовые или рентгеновские лучи .
Диски выбора слоев ( LS-R ).
Многоуровневая технология.
Сложные формы ям, позволяющие хранить несколько каналов на одной дорожке.
длин волн Методы мультиплексирования .

Ассоциация технологий оптического хранения данных ( OSTA ) была международной торговой ассоциацией, созданной для продвижения использования технологий и продуктов записываемого оптического хранения данных.

См. также

Сохранение оптических носителей
Оптическое хранение 5D-данных (метод оптического хранения с использованием технологии, аналогичной той, которая используется для пузырьковых диаграмм )
Оптическое хранилище 3D-данных

Ссылки

^ «Оптическая память» . ИБМ .
^ «Оптическая память» . britannica.com  .
^ «Что такое оптическая память?» . оптические носители, такие как компакт-диски (CD) и DVD.
^ [1] , «Оптическое запоминающее устройство», выпущено 8 июля 1998 г.
^ Гу, Мин; Ли, Сянпин; Цао, Яоюй (май 2014 г.). «Оптические массивы хранения данных: перспективы будущего хранения больших данных» . Свет: наука и приложения . 3 (5): е177. дои : 10.1038/lsa.2014.58 . ISSN 2047-7538 .
^ Бенджаминс, Джо (2000). Хатчинс, Джон (ред.). Гилберт В. Кинг и переводчик IBM-USAF (PDF) . Сборник: Ранние годы машинного перевода. ISBN 90-272-4586-Х .
^ Кюлер, доктор медицинских наук; Керби, Х. Рэй (1966). Фотоцифровая система хранения данных . Материалы осенней совместной компьютерной конференции, состоявшейся 7–10 ноября 1966 г. Американская федерация обществ обработки информации. стр. 735–742.
^ Бендж Эдвардс (1 октября 2012 г.). «CD-проигрывателю исполняется 30 лет» . ПКМир . Проверено 9 ноября 2016 г. 1 октября 1982 года компания Sony положила начало революции в области цифрового аудио, выпустив в Японии первый в мире коммерческий проигрыватель компакт-дисков CDP-101 (вверху).
^ Jump up to: ^а ^б «От диска к данным: как CD-R увековечивает ваши данные в пластике» . Инфомир . Том. 16, нет. 23. 6 июня 1994. с. 88 . Проверено 25 марта 2020 г.
^ Эрик Сандберг-Димент (31 марта 1985 г.). «Оптическая память следующая от IBM?» . Нью-Йорк Таймс .
^ Томпсон, Том; Бэран, Ник (ноябрь 1988 г.). «Компьютер NeXT» . Байт . п. 158.
^ «История мини-диска» . Открытая культура . 23 июня 2021 г.
^ «Определение бэкронима» . ПКмаг . Архивировано из оригинала 15 марта 2012 года.
^ «История корпорации «Пионер» . Корпорация Пионер . Архивировано из оригинала 15 июля 2017 года . Проверено 6 декабря 2019 г.
^ «Уведомление для подписчиков книг DVD-RW» (25 февраля 2004 г.) . www.dvdforum.org . Проверено 27 июля 2020 г. Важная информация для подписчиков книги спецификаций формата DVD-RW, версия 1.2.
^ Эван Рамстад (8 апреля 1998 г.). «В эпоху HDTV до преемника видеомагнитофона еще далеко» . online.wsj.com . Проверено 18 октября 2007 г.
^ Уильямс, Майк (9 февраля 2022 г.). «6 причин, по которым физические носители превосходят потоковую передачу» . Журнал ПК . Проверено 30 июня 2023 г.
^ Кляйнер, Курт (17 мая 2006 г.). «Ультрафиолетовый светодиод может увеличить емкость диска» . Новый учёный . Проверено 18 апреля 2022 г.

[OpDef.IBM-1] «Оптическая память» . ИБМ .

[Low.Br-2] «Оптическая память» . britannica.com  .

[3] «Что такое оптическая память?» . оптические носители, такие как компакт-диски (CD) и DVD.

[:0-4] [1] , «Оптическое запоминающее устройство», выпущено 8 июля 1998 г.

[5] Гу, Мин; Ли, Сянпин; Цао, Яоюй (май 2014 г.). «Оптические массивы хранения данных: перспективы будущего хранения больших данных» . Свет: наука и приложения . 3 (5): е177. дои : 10.1038/lsa.2014.58 . ISSN 2047-7538 .

[6] Бенджаминс, Джо (2000). Хатчинс, Джон (ред.). Гилберт В. Кинг и переводчик IBM-USAF (PDF) . Сборник: Ранние годы машинного перевода. ISBN 90-272-4586-Х .

[7] Кюлер, доктор медицинских наук; Керби, Х. Рэй (1966). Фотоцифровая система хранения данных . Материалы осенней совместной компьютерной конференции, состоявшейся 7–10 ноября 1966 г. Американская федерация обществ обработки информации. стр. 735–742.

[8] Бендж Эдвардс (1 октября 2012 г.). «CD-проигрывателю исполняется 30 лет» . ПКМир . Проверено 9 ноября 2016 г. 1 октября 1982 года компания Sony положила начало революции в области цифрового аудио, выпустив в Японии первый в мире коммерческий проигрыватель компакт-дисков CDP-101 (вверху).

[infoworld1994-9] Jump up to: ^а ^б «От диска к данным: как CD-R увековечивает ваши данные в пластике» . Инфомир . Том. 16, нет. 23. 6 июня 1994. с. 88 . Проверено 25 марта 2020 г.

[Mar85.NYT-10] Эрик Сандберг-Димент (31 марта 1985 г.). «Оптическая память следующая от IBM?» . Нью-Йорк Таймс .

[11] Томпсон, Том; Бэран, Ник (ноябрь 1988 г.). «Компьютер NeXT» . Байт . п. 158.

[12] «История мини-диска» . Открытая культура . 23 июня 2021 г.

[13] «Определение бэкронима» . ПКмаг . Архивировано из оригинала 15 марта 2012 года.

[pioneerhist-14] «История корпорации «Пионер» . Корпорация Пионер . Архивировано из оригинала 15 июля 2017 года . Проверено 6 декабря 2019 г.

[DVDforums-RW-15] «Уведомление для подписчиков книг DVD-RW» (25 февраля 2004 г.) . www.dvdforum.org . Проверено 27 июля 2020 г. Важная информация для подписчиков книги спецификаций формата DVD-RW, версия 1.2.

[16] Эван Рамстад (8 апреля 1998 г.). «В эпоху HDTV до преемника видеомагнитофона еще далеко» . online.wsj.com . Проверено 18 октября 2007 г.

[17] Уильямс, Майк (9 февраля 2022 г.). «6 причин, по которым физические носители превосходят потоковую передачу» . Журнал ПК . Проверено 30 июня 2023 г.

[18] Кляйнер, Курт (17 мая 2006 г.). «Ультрафиолетовый светодиод может увеличить емкость диска» . Новый учёный . Проверено 18 апреля 2022 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

v т и Оптические носители информации
Блю-рей (2006)	БД-Р (2006) БД-РЕ (2006) БД-Р XL (2010) БД-РЕ XL (2010)
Профессиональный диск (2003)	ПДД (2004)
DVD (1995)	DVD-R (1997) DVD-RW (1999) DVD+RW (2001) DVD+R (2002) DVD+R ДЛ (2004) DVD-R ДЛ (2005)
Компакт-диск (1982)	CD-R (1988) Компакт-диск-я (1991) CD-RW (1997)
Снято с производства	Микроформа (1870 г.) Оптическая лента (20 век) Оптический диск (20 век) Лазерный диск (1978) ЧЕРВЬ (1979) ГД-РОМ (1997) МИЛ компакт-диск (1999) DataPlay (2002) МИР (2003) ПроДата (2003) УМД (2004) HD DVD (2006)
Магнитооптический эффект Керра (1877 г.)	МО диск (1980-е) Минидиск (1992) Данные доктора медицины (1993) Привет-MD (2004)
Оптический ассистент	Лазерный проигрыватель (1986) Флоптикал (1991) Супер ДЛТ (1998)